07.01.2013 Views

PLAZMA ARKI LE KESME PRENS PLER - Oerlikon

PLAZMA ARKI LE KESME PRENS PLER - Oerlikon

PLAZMA ARKI LE KESME PRENS PLER - Oerlikon

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>PLAZMA</strong> <strong>ARKI</strong> İ<strong>LE</strong> <strong>KESME</strong> <strong>PRENS</strong>İP<strong>LE</strong>Rİ<br />

Derleyen: Samim Karkın<br />

OERLIKON KAYNAK E<strong>LE</strong>KTRODLARI VE SAN. A.Ş.<br />

Plazma, arkla ısıtılmış, en azından kısmen iyonize olmuş, elektriksel olarak iletken hale<br />

gelmiş gazdır. Plazma herhangi bir elektrik arkında oluşur ancak ‘plazma arkı’ terimi bir torç<br />

sayesinde daraltılarak yoğunlaştırılan arkı tanımlar. Plazma arkı ile kesme işlemi (PAC),<br />

daraltılarak yoğunlaştırılan bir arkın kesilecek iş parçası üzerinde lokal bir bölgeyi eriterek yok<br />

etmesidir. Ergiyen metal, torç ağzından yüksek hızlarda çıkan iyonize gazlar tarafından kesim<br />

bölgesinden uzaklaştırılır. Bu iyonize gaza plazma denir, yöntemin ismi de buradan gelmektedir.<br />

Plazma arkı 10.000 – 14.000°C sıcaklıklarda çalışmaktadır.<br />

PAC 1950’lerin ortasında icat edildi ve endüstriyel uygulamalara uyarlanmasından kısa bir<br />

süre sonra ticari olarak başarıya ulaştı. Elektriksel olarak iletken olan her malzemeyi kesebilmesi<br />

özellikle oksi/gaz yöntemi ile kesilemeyen demir dışı metaller için PAC’yi cazip hale getirdi. İlk<br />

olarak paslanmaz çelik ve alüminyum kesiminde kullanıldı. İşlem geliştirildikçe karbonlu<br />

çeliklerin kesiminde de diğer kesim yöntemlerine göre avantajları olduğu fark edildi. Bu<br />

avantajlar aşağıdaki gibidir.<br />

Mekanik kesim yöntemleri ile karşılaştırıldığında, parçanın sabit tutulup torcun hareket<br />

ettirilmesi (veya tam tersi) için gereken güç miktarı temas gerektirmeyen PAC ile çok daha azdır.<br />

Oksi/gaz kesme ile karşılaştırıldığında, PAC daha yüksek enerji seviyelerinde çalışır, dolayısı ile<br />

daha yüksek kesim hızları sağlar. Bunun yanı sıra ön tavlama gerektirmez, kesime hemen başlar.<br />

Yüksek tetik sayısı gerektiren uygulamalarda bu önemli bir avantajdır.<br />

PAC tekniğinin diğer kesim yöntemlerine göre bazı sakınca veya dezavantajları da vardır..<br />

Çoğu mekanik kesimle karşılaştırıldığında ateş, elektrik şoku, yoğun ışık, duman ve gaz oluşumu,<br />

yüksek ses seviyesi gibi mekanik kesimlerde genellikle rastlanmayan tehlikeler taşımaktadır.<br />

PAC ile mekanik kesimlerde yakalanan hassasiyetlerde kontrol etmek güçtür. Oksi/gaz ile<br />

karşılaştırıldığında PAC ekipmanları daha pahalıdır, elektrik enerjisi tüketimi yüksektir.<br />

Plazma torçlarını diğer ark torçlarından ayıran temel özellik, herhangi bir akım ve gaz debi<br />

değeri için plazma torcundaki ark voltajının diğerlerine göre daha yüksek oluşudur. Ark dar bir<br />

ağızdan geçmeye zorlanarak daraltılır. Gaz arkın içinden geçerken hızlı bir şekilde ısınır,<br />

genleşir ve ağızdan geçip parçaya doğru hareket ederken yüksek ivme kazanır. Plazmanın<br />

yoğunluğu ve hızı, kullanılan gaz, basınç, akış yolu, elektrik akımı, ağzın büyüklüğü ve şekli,<br />

parçaya olan uzaklık gibi birçok değişkene bağlıdır.<br />

Kesim gazı olarak hava, oksijen, azot veya argon-hidrojen kullanılabilir.<br />

Hava: Avantajı ucuz olması, halihazırda bulunması ve karbonlu çelikte iyi sonuç<br />

vermesidir. Dezavantajları kesim yüzeyinde metalurjik değişiklikler oluşturmasıdır.<br />

(Kaynatılabilme, form verilme ve işlenebilme özelliklerini zorlaştırır). Yüzeyi nitrürler. Çapak<br />

çıkartır. Sarf ömrü (elektrod ve nozul) çok yüksek değildir.<br />

Azot: Alüminyum ve paslanmaz çelik kesiminde iyi sonuç verir. Sarf ömrü idealdir. Azot<br />

ile kesimde de kesim yüzeyinde havadakine benzer metalurjik değişiklikler oluşur. Çapak<br />

çıkartır.<br />

Argon-Hidrojen: 6 mm’nin üzerindeki paslanmaz çelik kesimlerinde kullanılır. Düzgün<br />

ve parlak yüzey çıkartır. 1000A’e kadar çıkan uygulamalarda kullanılabilir. Çok iyi sarf ömrü<br />

vardır. Dezavantajı maliyetli olmasıdır. Alüminyumda iyi sonuç vermez.<br />

Oksijen: Karbonlu çelik için en iyi tercihtir. İdeal kesim kalitesi ve kesim hızları yakalanır.<br />

Sarf ömrü düşüktür.<br />

2006 1


İkincil gaz kesim alanını atmosferden yalıtır. Arkı daraltır, kesim yüzeyinin daha düzgün<br />

çıkmasına yardımcı olur. Nozulun soğumasını sağlar. İkincil gazın seçimi plazma gazının ne<br />

olduğuna bağlıdır. Genel olarak plazma gazı oksijense, ikincil gaz hava veya oksijen seçilir.<br />

Argon-Hidrojen plazma gazı için ikincil gaz azot, azot için ikincil gaz yine azot olacaktır.<br />

Plazma gazı hava ise ikincil gaz da hava olarak kullanılır.<br />

Çift gazlı plazma torcunun ana yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.<br />

Kesme gazı yüksek hızlarda elektrodun etrafında<br />

dönerek aşağıdaki ağza doğru itilmektedir. Plazma<br />

arkına girdiği zaman hızla ısınır ve iyonize olur. İkincil<br />

gaz arkı daraltarak yoğunlaştırmak için kullanılır.<br />

PAC güç kaynakları doğru akım üretirler. Torcun<br />

ağzı (orifice) elektrottan gelen süper ısınmış plazmayı<br />

parçaya doğru yönlendirir. Ark parçayı eritince, bu<br />

yüksek hızlı jet akışı ergimiş metali yüzeyden süpürür,<br />

kesim esnasında belirli bir kısım yok olur. Bu yok olan<br />

kısma kerf denir.<br />

Plazma arkını başlatmak iki farklı yöntemle mümkündür. Biri pilot ark ile başlangıç diğeri<br />

kontak başlangıcıdır.<br />

Pilot ark elektrod ile nozul arasında oluşan bir arktır. Parçaya atlamaz ancak elektrod ile<br />

parça arasında iletken bir yol oluşmasını sağlar böylece ana akım oluşabilir.<br />

En genel pilot ark ile başlangıç tekniği, elektrod ile nozul arasında yüksek frekans ile<br />

atlama yaptırılandır. Böylece atlama yolundaki gaz iyonize olur, torç parçaya yakınsa pilot arkın<br />

alevi parçaya temas eder ve ana akım için elektriksel olarak iletken bir yol oluşturur.<br />

Kontak ile başlangıç yapan torçlarda elektrod veya nozul hareketlidir. Anlık olarak<br />

birbirlerine temas ederler, sonra ayrılırlar ve böylece ilk arkı oluştururlar.<br />

Aşağıda yüksek frekans tekniği ile ateşleme yapan PAC devresinin ana arkın oluşumuna<br />

kadar ki dört evresi gösterilmiştir.<br />

_<br />

+<br />

280 Volt DC<br />

Yüksek Frekans<br />

OFF<br />

Gaz Akışı<br />

1- DC güç kaynağına tetik sinyali gönderilir. Tetik sinyali aynı anda açık devre gerilimini<br />

(OCV) oluşturur ve torca gaz akışını başlatır.<br />

2006 2


_<br />

+<br />

Gaz Akışı<br />

Yüksek Frekans<br />

5-10KV 2MHz<br />

Yüksek Frekans<br />

2- Gaz akışı kararlı hale geldikten sonra yüksek frekans devresi (HF) devreye girer.<br />

HF torcun içindeki elektrod ve nozul arasını deler ve buradan geçen gaz iyonize<br />

olur.<br />

_<br />

+<br />

280 Volts DC<br />

280 Volt DC<br />

Gaz Akışı<br />

Yüksek Frekans<br />

5-10KV 2MHz<br />

Pilot Ark<br />

3- Elektriksel olarak iletken hale gelmiş gaz elektrod ile nozul arasında devre tamamlar<br />

ve pilot arkın oluşmasını sağlar.<br />

2006 3


_<br />

+<br />

280 Volt DC<br />

Akım<br />

Sensörü<br />

4- Pilot ark, yüksek hızla akan gazlarla ağızdan dışarı çıkmaya zorlanır. Parçaya temas<br />

ettiğinde parçaya yapışır. Rezistör üzerinden bağlı nozul devresi açar, iş parçası<br />

devreye seri bağlıdır. Ana akım oluşur, kesim başlar. Torç hareket ettirilerek kesim<br />

devam ettirilir.<br />

PAC torç ve güç kaynakları çeşitli akım mertebelerinde olabilirler. 30 A ve altında olanlar<br />

düşük güçlü, 30 – 100 A arası orta güçlü ve 100 – 1000A arası yüksek güçlü olarak kategorize<br />

edilebilir. Değişik güç seviyeleri değişik uygulamalar için uygundur. Yüksek güçlerle daha kalın<br />

malzemeler daha hızlı kesilebilir.<br />

KAYNAKÇA:<br />

Yüksek Frekans<br />

OFF<br />

Gaz Akışı<br />

Plazma Ark<br />

AWS - Welding Handbook, Cilt, 2, Sayfa 482 – 483, 1991<br />

Hypertherm Inc. çeşitli dokümanlar<br />

2006 4

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!